Абрам Фет - Катастрофы в природе и обществе Страница 21

(пилообразные колебания, видные на этом рисунке, соответствуют сезонным циклам растительности в северном полушарии; такие колебания незаметны в кумулятивных данных рисунка 7). Отчетливый экспоненциальный рост содержания CO2, вытекающий из рисунка 8, полностью подтверждается данными всех других обсерваторий, собранными в отчете Всемирного центра данных о парниковых газах [5]. Результат всех этих измерений никем не оспаривается: содержание CO2 ежегодно увеличивается на 0,4%, то есть в 1,004 раза. При этой геометрической прогрессии оно достигнет в 2100-ом году 500 миллионных объема воздуха, то есть станет вдвое больше доиндустриального уровня.

Можно сопоставить этот рост с другой экспонентой – ростом потребления углеродных топлив, которое до последнего времени удваивалось каждые десять лет. Промышленность ежегодно выпускает в атмосферу около 7 миллиардов тонн углерода, в составе углекислого газа. Около половины этого количества поглощается океанской водой, фотосинтезом растений (использующих солнечный свет для выработки углеводородов из воды и углекислого газа) и разными другими процессами, например, образованием торфа. Эта доля не возрастает, и нет оснований надеяться, что она будет возрастать, так что прямое продолжение нынешней тенденции, изображенной на рисунке 8, будет означать экспоненциальный рост.

Экспоненциальное возрастание очень редко встречается в природе: оно означает "положительную обратную связь", когда возрастание некоторого фактора ведет лишь к дальнейшему его возрастанию, причем тормозящие факторы не действуют. Так бывает при различных катастрофах, вроде лесных пожаров или лавин. Напротив, в человеческой деятельности положительная обратная связь встречается сплошь и рядом. Нет сомнения в том, что оба экспоненциальных процесса – рост потребления углеродных топлив и рост содержания углекислого газа – связаны между собой, и что первый из них обусловливает второй. Механизм этой связи объяснен выше.

Другим "парниковым газом" является метан, производимый, кроме естественных источников, угольными шахтами и газовыми скважинами. Количество метана в атмосфере с начала промышленной революции удвоилось, и теперь ежегодно возрастает на 1%. Молекула метана задерживает в 60 раз больше излучения Земли, чем молекула CO2. Еще более эффективны в этом отношении молекулы окиси азота N2O – в 270 раз больше молекул CO2. Концентрация окиси азота в атмосфере возросла уже на 8%: она производится, в частности, при использовании удобрений и в различных промышленных процессах.

Особый класс атмосферных газов составляют галокарбонаты – хлорфторуглеродные соединения, не встречающиеся в природе и применяемые как фреоны в холодильниках и как составная часть пенопластов. Молекула этих соединений захватывает в тысячи раз больше инфракрасных лучей, чем молекула CO2. Об этих соединениях мы еще скажем отдельно.

Повышение температуры и изменение климата. По поводу повышения температуры, предсказываемого любыми методами, следует сделать предварительное замечание. Как известно, средняя температура земной поверхности, вычисленная по данным измерений в некотором году, меняется от года к году по случайным причинам, хотя эти изменения и невелики. Ясно, что совпадение предсказаний с наблюдениями не может быть точнее этих колебаний. Для такого сравнения следует брать усредненные температуры за время, сглаживающее эти случайные изменения. Таким способом получается равновесная температура, которая и имеется в виду в законе Стефана – Больцмана, тогда как случайные изменения от года к году отражают лишь неравновесные переходные процессы. Например, вряд ли возможно точно предсказать, какая температура будет в 2050 году, но можно предсказать среднее значение годовых температур между 2040 и 2060 годом.

Далее, надо упомянуть осложнение, связанное с водяным паром. Дело в том, что повышение температуры вследствие "парникового" действия таких газов, как CO2, вызывает усиленное испарение воды, а молекулы водяного пара производят добавочный парниковый эффект. Процессы испарения и образования облаков предсказать трудно, и связанное с ними повышение температуры можно предвидеть лишь с некоторой неточностью. Поэтому в предсказаниях повышения температуры гарантируется нижняя оценка: действительность может быть только хуже нее. Прежде всего, что уже известно о повышении температуры Земли?

Надежные данные о средней температуре земной поверхности имеются с 1860-го года. С тех пор повышение температуры было не меньше 0,3°C и не больше 0,6°C. Может показаться, что это немного. Но за 10000 лет после последнего ледникового периода температура Земли повысилась всего на 5?C; таким образом, прежняя, естественная скорость изменения температуры возросла в десять раз. Разные части Земли нагреваются неодинаково; "парниковый эффект" больше сказывается на суше, чем на море, и больше в северном полушарии, где расположена большая часть суши. Например, ежегодное число вечеров без заморозков в северо-восточной части Соединенных Штатов за последние сорок лет возросло на одиннадцать. По данным одного исследования, вегетационный период растений за последние сто лет удлинился на неделю [6]. В южной Сибири, где еще в 60-ых годах сорокаградусные морозы продолжались неделями, теперь даже тридцатиградусные морозы стали редки. Десять самых теплых лет за последние сто лет были с 1980-го года, а по некоторым наблюдениям 1990-ые годы будут еще теплее. Общее потепление Земли в течение последних ста лет не вызывает у климатологов никаких сомнений.

Перейдем к предсказаниям. Межправительственная группа по исследованию климатических изменений (Introgovernmental Panel on Climate Change), поддерживаемая ООН и состоящая примерно из 2000 ученых разных стран, предсказывает, что к 2100-му году среднегодовая температура Земли повысится не менее чем на 1°C, но, возможно, на величину до 3,5°C – если только не будет резко уменьшена выработка "парниковых газов".

Срочность необходимых мер связана с тем, что CO2 и другие "парниковые газы", однажды попав в атмосферу, могут оставаться там не меньше ста лет. Ожидается, что наибольшее возрастание температуры произойдет между 40° и 70° северной широты. Именно в этих местах произошло наибольшее потепление в 20-ом столетии. Например, при нынешнем уровне потребления углеродных топлив средняя температура июля в центре Вашингтона, составляющая теперь 30 ?C, через сто лет возрастет на 5°C [6]. Вероятно, этот последний аргумент должен особенно подействовать на правительственных чиновников, поскольку лето в американской столице и сейчас не всегда приятно.

Впрочем, повышение температуры – это еще не самое важное изменение климата. Как сказано в уже неоднократно цитированном нами обзоре [6], "термин "глобальное потепление", в некотором смысле, обманчив, потому что он создает впечатление, будто средняя температура важнее всего. Между тем, это во многих отношениях наименее важный аспект целого ряда явлений, вытекающих из глобального потепления".

Предсказать эти явления гораздо труднее, чем повышение температуры. Дело в том, что Земля – это крайне сложная система, и методы компьютерного моделирования, применяемые для изучения ее климата, гораздо менее надежны, чем физические методы. Чтобы понять разницу, представьте себе, что вы нагреваете на электрической плитке кастрюлю с супом. Тогда вы можете очень точно вычислить, сколько энергии получит кастрюля, но лишь приблизительно предскажете, какой у вас получится суп: система очень сложна, и трудно предвидеть все происходящие в ней процессы. И все же, усилия климатологов заслуживают внимания. По уже указанным причинам они предсказывают только средние характеристики климата за некоторый период, а не точные их значения в таком-то году. Компьютерные модели, которыми они пользуются, испытываются следующим образом. Берут известные данные об уже прошедшем периоде и "предсказывают", что должно произойти через 50 или 100 лет, а затем сравнивают эти "предсказания" с тем, что действительно произошло; если такие "предсказания прошедшего" подтверждаются, то модель считается пригодной, и ее применяют к исходным данным нашего времени. Действуя таким образом, они надеются учесть все существенные факторы, влияющие на климат Земли. Вот перечень предсказаний, с которым согласно большинство климатологов.

Если промышленные выбросы в атмосферу не будут резко сокращены, то уровень мирового океана, уже поднявшийся за сто лет не менее чем на 10 см, а теперь поднимающийся на 2 мм в год, к 2100-му году поднимется примерно на 50 см. Это приведет к затоплению местностей, где теперь живет 92 миллиона человек. Под водой окажется значительная часть Голландии, Бангладеша и приморских провинций Китая. Окажутся под угрозой многие морские порты, в том числе наш Петербург, расположенный почти на уровне моря. Трудно сказать, как будут таять ледники, но без сомнения они уже начали таять. Если повышение температуры "запустит" процесс таяния основных ледниковых масс – в Антарктиде и в Гренландии – то последствия будут катастрофическими: уровень океана поднимется на несколько метров. Дело в том, что равновесие земного климата очень неустойчиво: если его нарушить даже на небольшую величину, то, как можно уверенно предвидеть, новое положение равновесия будет далеко от прежнего.